互聯網+製造

來源：中國科技網-科技日報作者：唐 婷2015年03月12日　04:00【導讀】新一代信息技術與製造業的深度融合發展，激活了傳統工業過程，使工廠設備「能說話，能思考」，並同時實現了降低製造業對勞動力的依賴，滿足用戶個性化需求，以及減少流通成本。【關鍵詞】互聯網;製造業;3D列印;智能製造;物聯網讓工廠變得更聰明本報記者唐婷

北京太爾時代公司的3D列印產品

這是一種將物聯網、大數據、雲計算等貫穿於包括設計、生產等在內的製造業的各個環節，形成具有實時感知、優化決策、動態執行等功能的新型製造模式。當傳統製造遇上互聯網，信息與生產互聯的網路在這裡形成並創造價值。新一代信息技術與製造業的深度融合發展，激活了傳統工業過程，使工廠設備「能說話，能思考」，並同時實現了降低製造業對勞動力的依賴，滿足用戶個性化需求，以及減少流通成本。我國目前已具備發展智能製造的產業基礎，掌握了一些智能製造技術，如機器人技術、感知技術等，初步形成了以新型感測器、工業機器人為代表的智能製造裝備產業體系。未來20年，中國工業互聯網發展至少可帶來三萬億美元左右GDP增量。選擇以機器人為主導的智能製造模式成為實現中國製造業轉型的重要路徑。兩張圖可以清晰呈現「互聯網+」給製造帶來的變化。第一張圖描繪一個工業生產場景，一個機器人從貨架上抓一個貨物裝進一輛卡車。這張圖展示的是機器設備的數字化、智能化。第二張圖依然是同一個場景，但是在貨架、機器人、汽車上都畫了一條小的弧線，以表明這三者互相都通過無線、寬頻、移動、泛在的網路聯繫起來。3月6日，工業和信息化部部長苗圩在接受中央媒體集體採訪時，用這兩張圖講述了「互聯網+製造」的工業場景。他說，「這就很直觀的表明，將來智能化的設備、產品之間，通過有線無線的通訊方式能夠連接在一起，也就是我們經常說的物聯網或者工業互聯網的概念」。當傳統製造遇見物聯網在數字化的工廠里，流水線上的每一個零部件都有專屬的身份標識：條形碼。通過掃描條形碼，它的位置、狀態等信息一覽無餘。加工環節里所產生的和它相關的數據會實時上傳到工廠的資料庫里，被機器所感知。眼前的機器正在給它擰緊螺絲，下一台負責組裝的機器已經精準掌握它的動態，提早開始熱身，縮短流水線上的停頓時間。這是賽迪智庫裝備工業研究所所長左世全向科技日報記者介紹「互聯網+製造」時描述的一個生產場景。在他看來，「互聯網+製造」的核心理念是新一代信息技術與製造業的深度融合發展。「將物聯網、大數據、雲計算等貫穿於包括設計、生產等在內的製造業的各個環節，形成具有實時感知、優化決策、動態執行等功能的新型製造模式」。2008年金融危機爆發後，全球經濟結構面臨深刻調整，世界各國都在尋找新的工業發展路徑。與此同時，新一輪科技革命和產業變革加速，尤其是物聯網、大數據、雲計算等新一代信息技術開始改造傳統製造業的面貌。「互聯網+製造」也被稱為工業4.0。德國西門子安貝格電子製造廠（EWA）被稱作德國工業4.0模範工廠。通過實現零部件與生產設備的通信、優化信息技術控制系統和流程等，在EWA，75%的工作由生產設備和計算機自主處理，剩下的25%由工人來完成，產品合格率高達99.9988%。自動化和信息控制技術的引入，使得工廠在保持原有規模和員工數量的基礎上，產能比數字化之前提高了8倍。信息與生產互聯的網路在這裡形成並創造價值。2013年4月，德國工程院向德國政府提交了《保障德國製造業的未來——關於實施工業4.0戰略的建議》。工業4.0是德國學術界和產業界將人類工業生產劃分為4個階段的基礎上提出的。他們認為，工業4.0是以信息物理融合系統（CPS）為基礎的智能化、網路化的工業時代。「所謂CPS，其實質也是將物聯網、大數據等新一代信息技術廣泛應用於製造業」左世全表示。不只是德國，美國也積極在CPS技術領域謀篇布局。中國科學信息技術研究所戰略研究中心副研究員劉潤生介紹，近年來CPS一直是美國政府先進位造領域和信息技術領域的研發重點。美國工業巨頭通用電氣公司力推的「工業互聯網」，同樣也是注重數字網路世界與機器世界的深度融合。通用和思科、英特爾等公司聯合創建了工業互聯網聯盟，聯盟成員已經發展到了90個。東方證券分析師余煒超指出，與前三次工業革命相比，工業4.0較大的進步在於利用互聯網激活了傳統工業過程，使工廠設備「能說話，能思考」，同時實現三大功能：較大程度地降低製造業對勞動力的依賴，較大程度滿足用戶個性化需求，將流通成本降到最低。中國製造離「智造」有多遠福建晉江某知名鞋服品牌工廠的生產線上，一台台電腦花樣車飛速運轉著，工人們只需簡單地在模板的相應位置裝上材料，機器就會自動縫製。今年1月底，該工廠在已經用上了不少智能設備的情況下，又再次引入了智能無刀模切割機。在鞋服等傳統製造業悄然邁入智能化的同時，時髦的3D列印企業正在為縮短產品的設計周期出力。北京一家3D列印行業的龍頭企業製作的樣品模型遠銷海內外。以燈飾樣品為例，過去從開模到成型可能需要半個月甚至更久，而3D列印則只需一兩天的時間。總體上看，我國目前已具備發展智能製造的產業基礎，掌握了一些智能製造技術，如機器人技術、感知技術等，初步形成了以新型感測器、工業機器人為代表的智能製造裝備產業體系。然而，與德國、美國相比還存在較大的差距。左世全認為，差距主要體現在：一是智能製造基礎理論和技術體系建設滯後。目前，我國主要側重智能製造技術追蹤和引進，而基礎研究能力相對不足。二是智能製造裝備及其關鍵部件受制於人。目前，我國90%的工業機器人、80%的集成電路晶元等依賴進口。三是高端工業軟體缺乏。四是製造業整體自動化、數字化程度低，地區、行業和企業之間存在嚴重的不平衡。「我國尚不具備全面推廣智能製造的基礎與條件，但要發揮其引領作用，在試點示範的基礎上，作進一步的推廣應用」。在苗圩看來，互聯網跟工業的融合應用還有很大的空間。現在互聯網應用多半是在營銷、售後服務、採購等環節，以後在製造環節以及企業與企業之間會有更多的應用，將會給現有的生產方式帶來顛覆性或者革命性的變化。中國有一批互聯網企業成為國際競爭的領跑者，把這些企業發動起來，和工業企業密切融合，搭建好工業互聯網發展的框架，將為企業未來的發展提供更多的機會。「據國際權威機構估算，在未來20年中，中國工業互聯網發展至少可帶來三萬億美元左右GDP增量」。談及互聯網將帶來的顛覆性變化，苗圩舉例道，現在通常是一個企業大批量製造出產品，通過分銷環節到達用戶手中。將來隨著互聯網的普及，每個人都可能成為設計師，還可以在網上採購所需的原料和零部件，把自己的設計生產出來。「這是最好的滿足個性化需求的生產方式」。在智能彎道實現超車事實上，無論提出工業4.0、工業互聯網，還是智能製造，對各國而言都是旨在搶在新一輪產業競爭的制高點。但由於工業基礎不同，各國的戰略出發點有所不同。左世全分析到，德國擁有強大的裝備製造業，在自動化、嵌入式工業軟體系統方面具有很高技術水平，工業4.0戰略是為了鞏固其既有優勢所做出的戰略部署，他們更關注生產製造過程，圍繞過程打造「智能工廠」；美國在信息技術領域的優勢明顯，他們更側重於從價值鏈、服務增值的角度去考量，通過收集分析產品在使用過程中反饋的數據信息，進而改善用戶體驗和提供增值服務。我國尚未完成工業化，總體還處於工業2.0時代，信息化基礎較為薄弱，工業發展在地區、行業和企業間存在嚴重的不平衡性。同時，製造業正面臨著轉型升級的迫切需求。「在這種背景下，我國將智能製造確立為推進兩化深度融合的主攻方向，相關部門正在論證『國家智能製造重大工程』，目的是實現智能製造技術及裝備的自主可控，推動製造業由大變強」。當全球製造業競爭焦點匯聚在智能製造時，工業化和信息化都相對落後的中國該如何奮起直追呢？左世全認為，作為製造大國，中國擁有全球最大的市場，對智能裝備和相關軟體有著旺盛的需求，隨之產生海量的數據和龐大的服務需求，這是其他國家所不具備的優勢，也是我們在這場國際競爭中贏得話語權的重要砝碼。「理想的狀態是，我們能將德國和美國兩者的優勢吸收借鑒過來，提升我國智能製造的硬體和軟體實力，引領我國製造業的華麗轉身，力求實現『彎道超車』」。事實上，推進智能製造有著強烈的現實需求。左世全在地方調研時了解到，東部沿海製造業密集的地區招工困難，90後的年輕人難以忍受相對惡劣的工作環境。現實困境迫使當地製造企業不得不轉型升級，部分的採用機器來替代人工。曲道奎也表達了相同的觀點。他認為，隨著「人口紅利」的到期，勞動力短缺和人力成本急劇上升，使得勞動力密集和低人力成本的製造模式在中國難以持續。在這種背景下，選擇以機器人為主導的智能製造模式是實現中國製造業轉型的重要路徑。技術進步極大地提升了機器人的速度、精度、負載等性能指標，物聯網等技術應用使其更為柔性和智能化，同時，機器人成本近10年來下降了約50%。
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